Demagnifying X-ray lithography

Zimprich, Christiane; Lengeler, Bruno

doi:25236

Demagnifying X-ray lithography

Zimprich, Christiane (Author)

2003

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Christiane Zimprich

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2003

UmfangIV, 98 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2003

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Lengeler, Bruno (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2003-04-25

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-6249
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/52359/files/Zimprich_Christiane.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften (100000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Physik (frei) ; Lithographie (frei) ; Röntgen (frei) ; Synchrotron (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 530

Kurzfassung
In dieser Arbeit wird ein Konzept für die verkleinernde Lithographie mit harter Röntgenstrahlung vorgestellt. Für die Verkleinerung werden parabolische refraktive Röntgenlinsen verwendet. In ersten Experimenten an der ESRF wurden Vergrößerungen von 2.8 bis 4.1 realisiert, größere Werte sind mit dem hier vorgestellten Aufbau aber ohne weiteres möglich. Für die Lithographie wird ein handelsüblicher, negativer Elektronenstrahl-Lack verwendet. Mit Monte-Carlo-Simulationen wird der Einfluss von Photoelektronen, Auger Elektronen und Fluoreszenzphotonen auf die Form der Lackkanten untersucht. Die Belichtung im Röntgenstrahl erfolgt vor allem durch die Photoelektronen, die im Lack und im Substrat entstehen. Die Energie der Elektronen und damit auch deren Reichweite sowie der Bereich, über den eine belichtete Linie verbreitert wird, hängen von der Art des Absorbers ab. Bei hohen Energien kann diese Verbreiterung durchaus mehrere Mikrometer betragen. Da die Absorption der harten Röntgenstrahlung im Lack eher schwach ist, sind hier vor allem die Photoelektronen, die im Substrat entstehen, von Bedeutung. Ausgehend von diesen Simulationsergebnissen werden zwei Designvorschläge vorgestellt, bei denen sich durch den Einbau schwerer Elemente in den Lack dessen Absorption des Lackes selbst erhöht sowie durch die niedrigere Energie der Photoelektronen die Linienbreite verringert.

In this thesis, a concept for a demagnifying lithography setup using hard x-rays is introduced. As demagnification tool, parabolic refractive x-ray lenses were used. In first experiments at the ESRF, magnifications between 2.8 and 4.1 were realized, but even larger values are possible with this setup. A commercial negative-tone electron-beam resist was used for the lithography. Monte Carlo simulations were used to investigate the influence of photoelectrons, Auger electrons and fluorescence photons on the shape of the resist edges. The exposure in an x-ray beam is actually due to photoelectrons which are generated in the resist and the substrate. The energy of the electrons and with it their range as well as the area, over which an exposed line smeares out, depend on the kind of the absorber. At high electron energies this area can be several micrometers wide. Since the absorption of hard x-rays in the resist itself is rather weak, the photoelectrons from the substrate are the main contribution to the exposure. Based on this simulation results, two design concepts for x-ray resists are proposed, were the incorporation of heavy atoms in the resist results in a higher absorbance of hard x-rays in the resist itself as well as a reduction of the linewidth due to the lower energies of the photoelectrons.

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